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物理 高校生

(3)の詳しい解説お願いします

50.F-xグラフ 解答 (1) ばね定数 (2)(3)1/12倍 指針フックの法則から,F-xグラフの傾きが表 している物理量を考える。 解説 (1) フックの法則 「F=kx」 から, F-x ラフの傾きは、ばね定数を表している。 (2) F-xグラフの傾きは, ばね定数を表す。 図から、 グラフの傾きが大きいのはAである。 A 40= 2.4. (2) ばね定数が40N/mのばねに取り換え, (1) と同じ力でばねを押し縮め たとき, ばねの縮みは何mか。 24=40x 105 思考 0.6 513 50F-xグラフ 2本のばねA,Bについて FA 引っ張る力Fと, ばねの伸びxとの関係を調べたとこ 3、図のようなF-xグラフが得られた。次の各問に 答えよ。 (1) グラフの傾きは何を表しているか述べよ。 B (3) ある力F でばねを引っ張っ たとき, ばね A, B はそれぞれ X, XB だけ伸びたとする(図)。 A, B のばね定数ka, kB は, グ ラフの傾きに対応するので, FA B Fo (2) ばねA,Bのどちらのばね定数が大きいか。 0 XA XB x Fo Fo kA= kB= XA XB Aの伸びは,Bの伸びの半分であったので、 2x=xBから, Fo Fo 1 kB= = -KA XB 2xA 2 したがって, Bのばね定数はAのばね定数の 1/12 倍 である。 別解 (3) 同じ力を加えているので,フックの 法則から, F=RAXA F=kBXB RAXA=kBxB Aの伸びはBの伸びの半分であったので, XA XB kB= 11/23 である。したがって, XA XB -KA 同じ力を加えたとき,Aの伸びはBの半分であった。 Bのばね定数は Aのばね定数の何倍か。 ただし, 分数のまま答えてよいものとする。 50

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物理 高校生

この問題の(1)で、なぜTではなく2Tになるのかよくわかりません… 人が引いている力の反作用でTがあるのは分かるのですが、そもそも人が作用で紐を引っ張っているので相殺されるような気がしてしまいます…

発展例題 7 力のつりあい 展開 81 重さW 〔N〕の人が, 重さw [N] の台の上にのり、図のように、 滑車を使って台といっしょに自分自身をもち上げようとしてい る。 W>wとして, 次の各問に答えよ。 (1) 人がひもを大きさ T 〔N〕の力で引くとき, 台が地面から 受ける垂直抗力の大きさNは何Nか。 (2) 台が地面からはなれるには, Tを何Nよりも大きくすれ ばよいか。 指針 (1) 人がひもをT [N]で引くと、作 用反作用の法則から,人はひもから同じ大き さT(N)の力で引き返される。 人と台にはたら く力を描き、 つりあいの式を立てる。 (2) 台が地面からはなれるとき, 垂直抗力Nが 0 になる。 ■解説 (1) 人と台がお よぼしあう力の 大きさをN' と するとそれぞ れ図のような力 T W ¥1 を受ける。 人が受ける力台が受ける力 W[N] 地面 [N] 人が受ける力のつりあいから、 T+N'-W=0 ... ① また、台が受ける力のつりあいから、 T+N-N'-w=0 ② 式① ② の々を足しあわせると、 2T+N-(W+1)=0 NW+w-2T(N) な (2) 台が地面からはなれるとき、 N=0 となる (1)の結果を用いると、 0-W+w-2T W+w

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